基于側隙評價的諧波齒輪圓弧齒廓設計及狀態(tài)仿真研究.pdf

1、諧波齒輪傳動依靠柔輪的波動變形實現運動和動力的傳遞，與其它傳動技術相比具有許多不可替代的優(yōu)點，已廣泛應用于航空航天、機器人及其精密儀器等眾多領域。圓弧齒廓諧波齒輪參與嚙合的齒對數多，從而有效降低齒根應力，提高傳動性能和承載能力。然而圓弧齒廓諧波齒輪的嚙合分析、齒廓設計及合理性驗證等的研究較少。本文圍繞基于柔輪變形特征的嚙合分析、共軛齒廓設計和側隙計算評價等關鍵問題，開展了以柔輪結構分析為基礎，以基于精確算法的圓弧齒廓諧波齒輪嚙合分析，包

2、絡存在區(qū)間和共軛齒廓求解及擬合為重點，以側隙分布為評價指標，以數值模擬和可視化仿真為驗證手段等一系列研究工作。
　　 提出考慮中面伸縮變形的柔輪計算模型，將波發(fā)生器作用下的圓環(huán)分為接觸區(qū)和非接觸區(qū)，提出基于強制幾何約束條件和平衡方程及連續(xù)條件的求解方法。獲得不同波發(fā)生器作用下的圓環(huán)變形，為后續(xù)的嚙合分析、共軛齒廓設計、側隙計算及嚙合狀態(tài)可視化奠定理論基礎。
　　 提出基于柔輪變形的包絡精確算法，計算波發(fā)生器作用下柔輪中面

3、變形引起的輪齒對稱線相對于徑矢的轉角和中面周向位移引起的轉角;建立基于裝配變形的柔輪輪齒的包絡存在區(qū)間和共軛齒廓求解方法，完善諧波齒輪嚙合理論。
　　 提出弧長參數的圓弧齒廓表示方法，建立基于包絡精確算法的公切線圓弧齒廓諧波齒輪的共軛齒廓設計及其擬合方法;利用精確算法和有限元模型計算結果確定變形后輪齒的位置和方位，提出公切線雙圓弧齒廓諧波齒輪的嚙合側隙計算方法，以評價齒廓設計的合理性及其嚙合性能。
　　 利用參數化有限元

4、建模語言APDL建立帶有輪齒的杯型柔輪參數化有限元模型，通過柔輪筒和波發(fā)生器之間的接觸分析驗證空載傳動狀態(tài)下中面伸長理論計算結果;施加基于實驗結果分布的嚙合力計算承載傳動狀態(tài)的柔輪變形和應力，為嚙合分析、嚙合側隙計算和傳動狀態(tài)可視化提供更準確的依據。
　　 提出基于等分弧長算法、精確算法和有限元結果的輪齒定位方法，建立變形后柔輪的參數化模型及諧波齒輪裝配模型，模擬空載傳動狀態(tài)的輪齒嚙合狀態(tài)和干涉情況;利用坐標變換方法確定柔輪輪齒